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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp und eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp und eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp, die Filtermaterialien verwenden, um ungewollte Strahlung herauszufiltern.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Es ist in der medizinischen Abbildungstechnik bzw. Bildgebungstechnik bekannt, dass die Menge an energiearmer Strahlung durch Verwenden von Tief-Z-Filtern bzw. low-Z-Filtern, wie etwa Aluminium, Molybdän, Yttrium und Kupfer reduziert werden, was auf eine äquivalente Aluminiumfilterdicke bzw. eine Aluminiumäquivalentfilterdicke bezogen ist. Typischerweise sind solche Dicken zwischen 0,5 und 12 Millimetern eines äquivalenten Aluminiumfilters, der Röntgenstrahlung geringer Energie, langer Wellenlänge herausfiltert und potentiell schädliche und unnötige Strahlung, besonders für medizinische Abbildungen bzw. Bildgebung reduziert. Leider filtern solche Filter auch einen großen Teil der nützlichen Röntgenstrahlung.
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Zerstörungsfreie Prüfung bedient sich für gewöhnlich keiner Filter aber wenn das Abbilden einer spezifischen Kα-Linienemission eines Ziels bzw. Target der Röntgenstrahlröhre in einer zerstörungsfreien Prüfung ein Bild des abzubildenden Objekts hoher Qualität bereitstellt, ist das Entfernen ungewollter energiereicher Photonen, die einen Verlust der Energiequalität verursachen, auch eine Aufgabe der aktuellen Erfindung.
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Bei medizinischen Abbildungen produzieren chemische Abbildungswirkstoffe, wie etwa Iod, Gadolinium und bariumbasierte Verbindungen bzw. Werkstoffe, im Bezug auf umgebendes Weichgewebe aufgrund ihrer Dichte und Atomzahl einen hohen Kontrast. Die Bedeutung ihrer Atomzahl (Z = 53 für Iod, Z = 56 für Barium und Z = 64 für Gadolinium) ist, dass sich die k-Absorptionskante an sehr vorteilhaften Energien relativ zu dem typischen Röntgenenergiespektrum befinden. Die K-Kante für Iod ist bei 33,17 keV, ist bei 37,44 keV für Barium und ist bei 50,24 keV für Gadolinium). Maximaler Kontrast wird produziert wenn die Röntgenstrahlenphotonenenergie etwas über der K-Kantenenergie des chemischen Abbildungswirkstoffs ist.
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Die Auswahl eines optimalen Spektrums für einen spezifischen klinischen Vorgang muss nicht nur die Anforderungen an den Kontrast sondern auch die nötige Durchdringung durch den Körperabschnitt beachten und die Strahlendosis für den Patienten begrenzen.
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Im Fall der zerstörungsfreien Abbildung von unterschiedlichen industriellen Produkten einschließlich, aber nicht begrenzt auf elektrische Leiterplatten aller Art, integrierte Schaltkreise, LEDs und Lithiumbatterien, gibt es eine einzelne Optimalenergie für maximale Abbildungsqualität. Jedoch, um einen solchen hohen Fluss von Optimalenergie zu produzieren, werden gleichzeitig unvermeidlich Photonen höherer Energie über der Optimalenergie produziert. Solche Photonen hoher Energie sind ungewollt, da sie den Abbildungskontrast vermindern. Sensorüberlastung ist ein Problem wenn zu viele Röntgenstrahlen, die nicht erforderliche zum machen der Abbildung sind, an dem Sensor einwirken.
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Für eine Röntgenstrahlenröhre vom Reflektionstyp wird das Spektrum eines Röntgenstrahls durch Kombinationen des Anodenmaterials, des Filtermaterials und Dicke und der ausgewählten Elektronenröhrenspannung für den Vorgang bestimmt. Die Dicke des Ziels ist kein signifikanter Aspekt.
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Was für eine Röntgenstrahlenabbildungsanwendung benötigt wird ist ein Röntgenspektrum mit einer hohen Anzahl von Photonen in einem engen, klar definierten Band von Röntgenstrahlenenergien, um einen hohen Abbildungskontrast bereitzustellen und ein Weg die Photonen mit Energien, die höher und/oder niedriger als das Energieband sind, herauszufiltern, während notwendig ist den Fluss in dem Energieband nur minimal zu reduzieren, um die Abbildungsqualität zu maximieren. Das Verhältnis von Fluss in dem nützlichen Energieband zu der Energie über diesem Band sollte innerhalb der Begrenzung der Wärmeverwaltung der Röntgenröhre maximiert sein. Für medizinische Abbildungsanwendungen würde eine Möglichkeit zum gleichzeitigen Vermindern der unnötigen energiearmen Photonen und zum erheblichen Reduzieren der Dosis für den Patienten einen bedeutsamen hinzugefügten Vorteil bereitstellen. Für die Abbildung von unbelebten Objekten können die Photonenenergien so tief wie 15 bis 20 keV sein während sie für die allgemeine medizinische Abbildung näher an 30 keV starten würden und so hoch wie 600keV zur Hochenergieabbildung sind.
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Solch ein Filterplan ist sowohl für den Transmissionstyp als auch für den Reflektionstyp von Röntgenstrahlröhren anwendbar. Wenn Transmissionsröhren verwendet werden, wird eine Möglichkeit zur Optimierung des Verhältnisses von nützlicher Röntgenstrahlung zu der Menge an energiereichen Photonen über dem nützlichen Röntgenstrahlband benötigt. In medizinischen Anwendungen wird eine Möglichkeit zur Optimierung des Verhältnisses von nützlicher Röntgenstrahlung zu der Dosis, die der Patient erhält, benötigt während zur gleichen Zeit die Anzahl an energiereichen Photonen über dem nützlichen Röntgenstrahlband reduziert wird. Reflektionsröhren erlauben die Optimierung eines Flusses unter Verwendung der Zieldicke nicht und sind dadurch auf die Anpassung von Dicke und Zusammenstellung des Filtermaterials beschränkt, um dasselbe erwünschte Resultat bereitzustellen.
US 2004 / 0 109 536 A1 offenbart eine Röntgenröhrenanordnung, die Röntgenstrahlen gemäß einem Steuerungssignal emittiert. Ein Detektor erfasst die Röntgenstrahlen, stellt die entsprechenden Informationen einem Steuerungssystem bereit, dass durch den Datenfluss eine Feedbackanpassung den Elektronenstrahl der Röntgenröhre steuert.
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US 7,203,283 B1 offenbart eine Röntgenröhre mit zwei Anodenschichten auf dem Endfenster und Röntgenfluoreszenzanalysegerät.
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DE 37 16 618 A1 offenbart eine Strahlenquelle zur Erzeugung einer im wesentlichen monochromatischen Röntgenstrahlung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp, die Filtermaterialien verwendet, um ungewollte Strahlung herauszufiltern.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp, die Filtermaterialien verwendet, um ungewollte Strahlung herauszufiltern.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp bereit, umfassend ein Zielmaterial bzw. Target-Material und ein Filtermaterial. Das Zielmaterial umfasst wenigstens ein Element, das Röntgenstrahlen erzeugt, einschließlich charakteristischer Kα und Kß Strahlungsenergien des Elements, wenn es zur Produktion von Abbildungen eines Objekts, auf das die Röntgenstrahlen einwirken, angeregt wird. Das Filtermaterial, das kein Aluminium umfasst, durch das die Röntgenstrahlen gehen, hat eine k-Kantenabsorptionsenergie, die höher als die Kα-Emissionslinien und tiefer als die Kß-Emissionslinien des Elements ist, so dass die Röntgenstrahlen mit Kß-Strahlungsenergie im Vergleich zu Ka-Strahlungsenergie signifikant herausgefiltert werden und die Dicke des Filtermaterials ist wenigstens 10 Mikron bzw. 10 µm und geringer als 3 Millimeter.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Zielmaterial Elemente, Verbindungen, Legierungen, intermetallische Verbindungen oder Verbundmaterialen, die Scandium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Germanium, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Zinn, Barium, Lanthan, Cer, Neodym, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Tantal, Wolfram, Rhenium, Iridium, Platin, Gold, Thorium oder Uran oder Kombinationen daraus enthalten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Filtermaterial Elemente, Verbindungen, Legierungen, intermetallische Verbindungen oder Verbundmaterialen die Titan oder Yttrium, Gadolinium, Ruthenium, Vanadium, Samarium, Neodym, Thorium, Holmium, Palladium, Kobalt, Cäsium, Niob, Tantal, Molybdän, Kupfer, Chrom, Iridium, Erbium, Rhodium, Europium, Indium, Hafnium, Rubidium, Thulium, Zink, Antimon, Terbium, Zirkonium, Mangan, Nickel, Rhenium, Strontium, Wolfram, Nickel, Cadmium, Gallium, Technetium, Lutetium, Dysprosium, Eisen, Ytterbium oder Kombinationen daraus enthalten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das Zielmaterial eine Dicke von 5 bis 500µm.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp als eine Röntgenstrahlenquelle in einem Röntgenmikroskop verwendet.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp verwendet, um Abbildungen zur medizinischen Abbildung zu erhalten.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp bereit, umfassend ein Zielmaterial und ein Filtermaterial. Das Zielmaterial umfasst wenigstens ein Element, das Röntgenstrahlen erzeugt, einschließlich charakteristischer Kα- und Kß-Strahlungsenergien des Elements, wenn es zur Produktion von Abbildungen eines Objekts, auf das die Röntgenstrahlen einwirken, angeregt wird. Das Filtermaterial, das kein Aluminium umfasst, durch das die Röntgenstrahlen gehen, hat eine k-Kantenabsorptionsenergie, die höher als die Kα-Emissionslinien und tiefer als die Kß-Emissionslinien des Elements ist, so dass die Röntgenstrahlen mit Kß-Strahlungsenergie im Vergleich zu Ka-Strahlungsenergie signifikant herausgefiltert werden und die Dicke des Filtermaterials ist wenigstens 10 Mikron bzw. 10 µm und geringer als 3 Millimeter.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Zielmaterial Elemente, Verbindungen, Legierungen, intermetallische Verbindungen oder Verbundmaterialen, die Scandium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Germanium, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Zinn, Barium, Lanthan, Cer, Neodym, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Tantal, Wolfram, Rhenium, Iridium, Platin, Gold, Thorium oder Uran oder Kombinationen daraus enthalten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Filtermaterial Elemente, Verbindungen, Legierungen, intermetallische Verbindungen oder Verbundmaterialen, die Titan oder Yttrium, Gadolinium, Ruthenium, Vanadium, Samarium, Neodym, Thorium, Holmium, Palladium, Kobalt, Cäsium, Niob, Tantal, Molybdän, Kupfer, Chrom, Iridium, Erbium, Rhodium, Europium, Indium, Hafnium, Rubidium, Thulium, Zink, Antimon, Terbium, Zirkonium, Mangan, Nickel, Rhenium, Strontium, Wolfram, Nickel, Cadmium, Gallium, Technetium, Lutetium, Dysprosium, Eisen, Ytterbium oder Kombinationen daraus enthalten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp als eine Röntgenstrahlenquelle in einem Röntgenmikroskop verwendet.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp verwendet, um Abbildungen zur medizinischen Abbildung zu erhalten.
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Wenn ein Röntgenphotonenstrahl Photonen enthält, deren Energien gerade über der k-Kante eines Filtermaterials sind, absorbiert dieses Material den gegebenen Photonenstrahl stark, wie Fachleuten bekannt ist. Falls eine Filtersubstanz gefunden werden kann, die eine Absorptionskante zwischen den Kα- und Kß-Linien des einstrahlenden Röntgenphotonenstahls aufweist, kann diese Substanz verwendet werden, um die Intensität der Kß-Linien relativ zu den Kα-Linien erheblich zu reduzieren, und ist als ein Kß-Filter definiert.
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Die aktuelle Erfindung offenbart eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp, die mit einer Zieldicke zwischen 5 und 500µm entworfen ist und die mit Kß-Filtern kombiniert werden kann, der ausgewählt wurden, um Filterung bereitzustellen von sowohl ungewollter hoher Energie, um die Abbildungsqualität zu verbessern, und ungewollter energiearmer Röntgenstrahlung, um die Patientendosis bzw. geduldige Dosis in medizinischen Anwendungen zu reduzieren.
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Die aktuelle Erfindung offenbart auch eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp, die in der medizinischen Abbildung und zerstörungsfreier Testabbildung bzw. Testbildgebung verwendet wird, und einen Filter, der entworfen ist, um die Dosis auf erheblich geringere Levels zu reduzieren, als es mit Low-Z-Materialfiltern, wie etwa Aluminium oder Kupfer, möglich ist ohne Röntgenstrahlung, die nützlich zur Abbildung ist, erheblich zu vermindern, während zur selben Zeit energiereiche Photonen über den k-Linien des Zielmaterials der Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp vermindert werden.
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Dicke Zielmaterialien von Röntgenstrahlröhren vom Transmissionstyp und Zielmaterialien von Röntgenstrahlröhren vom Reflektionstyp werden von potentiellen Materialien gewählt, die Scandium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Germanium, Yttrium, Niob, Molybdän, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Zinn, Barium, Lanthan, Cer, Neodym, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Hafnium, Tantal, Wolfram, Rhenium, Iridium, Platin, Gold, Thorium oder Uran einschließen, aber darauf nicht beschränkt sind.
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Die Dicke des gewählten Kß-Filters variiert zwischen etwa 10 µm und 3 Millimetern in der Dicke.
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Die Kß-Filter der aktuellen Erfindung werden verwendet, um sowohl medizinische Abbildungen von einschließlich, aber nicht begrenzt auf die Brust, den Brustkorb, Gelenke und Extremitäten, den Schädel, das Abdomen bzw. den Unterleib, gastrointestinale Serien bzw. GI-Serien bzw. Magen-Darm-Passagen eines Patienten und Abbildungen, die verwendet werden, um eine Hochenergiestrahlentherapie zu der genauen Stelle oder den Stellen innerhalb des Körpers des Patienten zu leiten, an denen eine solche Therapie angewendet werden soll; als auch Abbildungen zum zerstörungsfreien Testen, wobei das abgebildete Objekt einschließt, aber nicht begrenzt ist auf Leiterplatten, Ball Grid Array-Schaltungen, eigenständige elektronische Komponenten, Vorrichtungen von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), kleine Tiere, organische und geologische Proben, Halbleiterchip-Packaging und viele andere unbelebte Objekte, die in verschiedenen Industrien verwendet werden, zu bilden. Die eingeschlossenen bzw. umfassten Röntgenstrahlröhren und Kß-Filter weisen Anwendungen als die Röntgenstrahlenquelle für ein Röntgenstrahlmikroskop in vielen zerstörungsfreien Testanwendungen auf.
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Die vorliegende Erfindung betrifft Abbildungen, die mit Röntgenstrahlen ausgeführt werden. Obwohl sie insbesondere wesentliche Probleme im Gebiet der medizinischen Abbildung löst, gilt sie auch für alle anderen Arten von Röntgenstrahlabbildungen einschließlich der zerstörungsfreien Abbildung von unbelebten Objekten. Sie ist für die Röntgenstrahlabbildung mit sowohl dem Reflektionsröntgenstrahlentyp von Röhren und Röntgenstrahlröhren vom Transmissionstyp, Festzielröhren als auch Röhren mit rotierender Anode anwendbar, und für alle Energien, die in medizinischen und zerstörungsfreien Testabbildungen verwendet werden. Die Erfindung führt eine Möglichkeit zur Reduzierung der Röntgenstrahlung unter und über einem ausgewählten Röntgenstrahlenenergieband in dem Ausgabespektrum irgendeiner Röntgenstrahlenröhre ein. Für Röntgenstrahlenanwendungen, die eine hohe Konzentration an monochromatischen Röntgenstrahlen benötigen, offenbart die aktuelle Erfindung Möglichkeiten eine Kombination von dicken Transmissions- oder Reflektionszielen mit Kß-Filtermaterialien zu verwenden, wobei die Kβ-Strahlung des Röntgenstrahlziels erheblich reduziert wird. Eine Anwendung von Röntgenstrahlröhren mit Filtern der aktuellen Erfindung ist eine quasimomochromatische Röntgenstrahlenquelle für Röntgenstrahlenmikroskope bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp, die Röntgenstrahlen produziert, die von der aktuellen Erfindung gefiltert werden sollen.
- 2 ist eine schematische Ansicht einer Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp und ihrer Komponenten, die Röntgenstrahlen produziert, die von der aktuellen Erfindung gefiltert werden sollen.
- 3 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem Gadoliniumziel, das durch Aluminium und Kupfer gefiltert wird.
- 4 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem Gadoliniumziel, 20µm dick und ohne Filterung.
- 5 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem Gadoliniumziel und einem Filter aus Samarium.
- 6 ist eine graphische Darstellung des Spektrums einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem dicken Tantalziel, gefiltert mit herkömmlichen Tief-Z-Materialien.
- 7 ist eine graphische Darstellung des Spektrums eines 50µm dicken Tantal-Transmissionsziels und eines 100 µm dicken Tantalziels, ohne Filterung.
- 8 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem 100µm dicken Tantalziel und einem 80µm dicken Filter aus Ytterbium.
- 9 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Reflektionsröhre, die von Standard-Tief-Z-Filtermaterialien gefiltert wird, verglichen mit einer Zugabe von einem 80µm Ytterbium-Filter.
- 10 ist eine graphische Darstellung des Filterns der Ausgabe einer Transmissionsröntgenstrahlröhre mit Molybdänziel und Niob-Filter.
- 11 ist eine graphische Darstellung des Ausgabeflusses einer Transmissionsröntgenstrahlröhre der aktuellen Erfindung, die einen Filter verwendet, der aus Thulium gefertigt ist in drei verschiedenen Dicken und die Transmissionsröntgenstrahlröhre der aktuellen Erfindung weist ein Tantalziel auf.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die Transmissionsröntgenstrahlröhre aus 1 ist von einem evakuierten Gehäuse Gegenstand 7 und einer Stirnfensteranode bzw. End-Window-Anode 1, die dem Ende des Gehäuses angeordnet ist, das der Atmosphäre ausgesetzt ist, umfasst. Eine Röntgenstrahlzielfolie bzw. Röntgenstrahltargetfolie Gegenstand 2 ist an der Stirnfensteranode Gegenstand 1 deponiert. Bei einigen Stirnfensterröntgenstrahlröhren sind das Röntgenstrahlziel und das Stirnfenster aus demselben Material gefertigt, wodurch der Bedarf nach einem eigenständigen Stirnfenstermaterial, durch das die Röntgenstrahlen gehen, beseitigt wird. Wenn ein dickes Zielmaterial ausreichend stark ist, um das Röntgenstrahlröhrenvakuum zurückzuhalten, wird kein eigenständiges Fenstermaterial benötigt. Eine elektrisch oder durch Photonen stimulierte Kathode Gegenstand 3 emittiert Elektronen, die entlang des Elektronenstrahlwegs Gegenstand 4 beschleunigt werden und das Anodenziel treffen, wobei Röntgenstrahlen Gegenstand 8 produziert werden. Eine Stromversorgung Gegenstand 6 ist zwischen der Kathode und der Anode verbunden, um die Beschleunigungskraft für den Elektronenstrahl bereitzustellen. Produzierte Röntgenstrahlen Gegenstand 8 verlassen die Röntgenstrahlröhre durch das Stirnfenster. Ein optionaler Fokussierungsmechanismus Gegenstand 5, typischerweise auf elektrischer Basis, fokussiert den Elektronenstrahl über, unter oder auf einen Punkt auf dem Ziel. Das größte Ausmaß des Punkts auf der Oberfläche des Ziels wird als die Fokuspunktgröße bzw. Röhrenbrennfleckgröße oder Punktgröße bezeichnet. Die Röntgenstrahlen enthalten sowohl Kα- als auch Kß-charakteristische Strahlung, die spezifisch für wenigstens ein Element in dem Zielmaterial ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung werden eine Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einer Zieldicke so dünn wie 5µm dick und so dick wie 200µm auf einem Stirnfenster angeordnet. Wenn die Zielfolie und das Stirnfenster aus dem gleichen Material sind kann die Dicke so dick wie 500µm sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung wird die Ausgabe einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp durch einen Kß-Filter mit einer Filterdicke zwischen 10µm und 3mm dick gefiltert.
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2 stellt schematisch eine Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp dar, die von einem evakuierten Gehäuse umfasst ist, in dem sich die Kathode Gegenstand 12 und Anode Gegenstand 14 befinden. Die Anode Gegenstand 14 ist von einem Röntgenstrahlziel umfasst, das auf einem Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat Wärme entfernt bzw. ableitet, die erzeugt wird, wenn Röntgenstrahlen auf die Anode einwirken. Elektronen werden von der Kathode emittiert, auf eine Art, die Fachleuten bekannt ist. Eine Stromversorgung Gegenstand 6 ist zwischen der Kathode und der Anode verbunden, um ein elektrisches Feld bereitzustellen, das die Elektronen von der Kathode entlang eines Elektronenstrahlwegs 10 beschleunigt, und die Anode Gegenstand 14 in einem Punkt trifft, wobei ein Strahl von Röntgenstrahlen Gegenstand 13 erzeugt wird, der dann die Röhre durch ein Seitenfenster Gegenstand 11 verlässt. Die Reflektionsröhre erntet erzeugte Röntgenstrahlen von derselben Seite des Ziels and der der Elektronenstrahl einwirkt. Die Röntgenstrahlen enthalten sowohl Kα- als auch Kß-charakteristische Strahlung, die spezifisch für wenigstens ein Element in dem Zielmaterial ist und nützlich zur Produktion von Abbildungen von Objekten ist, auf die die produzierten Röntgenstrahlen einwirken. In einer bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung wird die Ausgabe einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp durch einen Kß-Filter mit einer Filterdicke zwischen 10µm und 3mm dick gefiltert.
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Offene Transmissionsröhren werden typischerweise zur Abbildung von elektronischen Schaltkreisen verwendet, genauso wie für andere hochauflösende Anwendungen, und können alternativ als die Röntgenstrahlenquelle verwendet werden, wenn hohe Multiplikationsfaktoren für die Abbildung des Objekts benötigt werden. Geschlossene Röhren sind mit einem Vakuum versiegelt wohingegen offene oder „herunter gepumpte“ Röhren eine ständig angeschlossene Vakuumpumpe, die ein Vakuum saugt während die Röhre verwendet wird, für gewöhnlich, um ein regelmäßiges Austauschen von Röhrenteilen zu erlauben, die dazu neigen im Betrieb auszufallen. Für den Zweck dieser Erfindung schließen Transmissionsröhren sowohl offene als auch geschlossene Röhren vom Transmissionstyp ein, ausgenommen es wird anders vermerkt.
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Wenn nicht anders spezifiziert, wurden Spektraldaten von Röntgenstrahlröhren mit einem Amptek Model XR-100 mit einem 1mm dicken CdTe-Sensor und einem 10 mm bzw. mils Be-Filter aufgenommen. Der Sensor wurde in einer Entfernung von 1 Meter von der Röntgenstrahlröhre platziert und eine Wolframblende mit einer Blendöffnung von 100µm wurde vor dem Sensor platziert. Verschiedene Röhrenströme und Belichtungszeiten wurden verwendet.
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Kß-Filter sind aus Elementen gefertigt, deren k-Absorptionskante sich zwischen den Kα-Linien und den Kß-Linien des Röntgenstrahlziels entweder in einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp oder einer Röntgenstrahlröhre vom Reflektionstyp befindet. Im Folgenden zeigt Tabelle 1 für jedes mögliche verwendete Zielmaterial die Materialien, die einen angemessenen Kß-Filter der aktuellen Erfindung bilden. Tabelle 1: Materialien, die für Kß-Filter von Transmissionsröntsenstrahtröhren verwendet werden
| Mögliche Zielelemente | Kα (1) | Filtermaterialien mit Ihrer k-Kante (keV) |
| | | |
| Vanadium | 4,9522 keV | Titan 4,966 keV |
| Chrom | 5,4147 keV | Vanadium 5,4651 keV |
| Mangan | 5,8988 keV | Chrom 5,989 keV |
| Eisen | 6,4038 keV | Mangan 6,539 keV |
| Cobalt | 6,9303 keV | Eisen 7,112 keV |
| Nickel | 7,4781 keV | Cobalt 7,708 keV |
| Kupfer | 8,0478 keV | Nickel 8,333 keV |
| Zink | 8,6389 keV | Kupfer 8,979 keV |
| Gallium | 9,2517 keV | Zink 9,658 keV |
| Germanium | 9,886 keV | Gallium 10,367 keV |
| Yttrium | 14,958 keV | Strontium 16,105 keV |
| | | Rubidium 15,20 keV |
| Niob | 16,615 keV | Yttrium 17,038 keV |
| | | Zirconium 17,998 keV |
| Molvbdän | 17,479 keV | Niob 18,986 keV |
| | | Zirconium 17,998 keV |
| Ruthenium | 19,279 keV | Molybdän 19,999 keV |
| | | Technetium 21,004 keV |
| Rhodium | 20,216 keV | Ruthenium 22,117 keV |
| | | Technetium 21,044 keV |
| Palladium | 21,177 keV | Rhodium 23,220 keV |
| | | Ruthenium 22,117 keV |
| Silber | 22,163 keV | Palladium 24,350 keV |
| | | Rhodium 23,220 keV |
| Zinn | 25,271 keV | Indium 27,940 keV |
| Antimon | 26,359 keV | Zinn 29,200 keV |
| | | Cadmium 26,711 keV |
| Tellurium | 27,472 keV | Antimon 30,491 keV |
| | | Zinn 29,200 keV |
| Lanthan | 33,442 keV | Cäsium 35,985 keV |
| Gadolinium | 42,996 keV | Samarium 46,834 keV |
| | | Neodym 43,569 |
| Terbium | 44,481 keV | Europium 48,519 keV |
| | | Samarium 46,834 keV |
| Dysprosium | 45,998 keV | Gadolinium 48,697 keV, |
| | | Terbium 51,966 keV, |
| | | Samarium 46,834 keV |
| Holmium | 47,547 keV | Dysprosium 53,778 keV |
| | | Gadolinium 48,697 keV, |
| | | Terbium 51,966 keV, |
| Erbium | 49,128 keV | Holmium 55,617 keV |
| | | Dysprosium 53,778 keV |
| | | Terbium 51,996 keV |
| | | Gadolinium 50,239 keV |
| Thulium | 50,742 keV | Erbium 57,485 keV |
| | | Holmium55,617 keV |
| | | Dysprosium 53,778 keV |
| | | Terbium/51,996 keV |
| Ytterbium | 52,389 keV | Erbium 57,485 keV |
| | | Holmium 55,617 keV |
| | | Dysprosium 53,778 keV |
| Lutetium | 54,069 keV | Nur in Luft relativ stabil, |
| | | Thulium 59,390 |
| | | Erbium 57,485 keV |
| | | Holmium 55,617 keV |
| Hafnium | 55,790 keV | Ytterbium 61,332 keV |
| | | Thulium 59,390 keV |
| | | Erbium 57,485 keV |
| Tantal | 57,532 keV | Lutetium 63,314 keV |
| | | Ytterbium 61,332 keV |
| | | Thulium 59,390 keV |
| Wolfram | 59,318 keV | Hafnium 65,351 keV |
| | | Lutetium 63,314 keV |
| | | Ytterbium 61,332 keV |
| | | Thulium 59,390 keV |
| Rhenium | 61,140 keV | Tantal 67,416 keV |
| | | Hafnium 65,351 keV |
| | | Lutetium 63,314 keV |
| Iridium | 64,896 keV | Wolfram 69,525 keV |
| | | Tantal 67,416 keV |
| | | Hafnium 65,351 keV |
| Platin | 66,832 keV | Rhenium 71,676 keV |
| | | Wolfram 69,525 keV |
| | | Tantal 67,416 keV |
| Gold | 68,804 keV | Iridium 76,111 keV |
| | | Rhenium 71,676 keV |
| | | Wolfram 69,525 keV |
| Uran | 98,439 keV | Thorium 109,65 keV |
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3 stellt die Ausgabe einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem 20 µm dicken Gadoliniumziel dar. Die angewandte Spannung dieser Röhre ist 80kVp. Gegenstand 17 stellt das Ausgabespektrum der Röhre ohne Filterung dar, ausgenommen die Eigenfilterung des dicken Gadoliniumziels. Obwohl eine Zieldicke von 20 µm verwendet wurde, kann die Zieldicke zwischen weniger als 5 µm bis mehrere hundert µm liegen. Gegenstand 18 stellt das Ausgabespektrum derselben Röntgenstrahlröhre durch einen 1,5mm dicken Tief-Z-Aluminium-Filter dar. Gegenstand 19 stellt das Ausgabespektrum durch eine Aluminiumäquivalentdicke von 9mm gefiltert, dar. Das Gadolinium mit einem herkömmlichen Tief-Z-Filterplan zu filtern wird eine geringe Dosis und gleichzeitig einen zufriedenstellenden Fluss zur Verwendung mit Abbildungskontrastwirkstoffen, wie etwa Iod oder Barium, nicht bereitstellen.
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4 stellt das Röntgenstrahlausgabespektrum einer Röntgenstrahlröhre vom Transmissionstyp mit einem 20 µm dicken Gadoliniumziel bei 80kVp (Gegenstand 20) und 90kVp (Gegenstand 21) angewandter Röhrenspannung ohne Filterung dar, ausgenommen die Eigenfilterung des dicken Transmissionsziels. Gadolinium kann verwendet werden, um Barium abzubilden, da der Massenabsorptionskoeffizient von Barium bei 42,7keV (Das Kα von Gadolinium) 22,4 cm2/gm ist. Es kann auch verwendet werden, um den Abbildungswirkstoff Iod abzubilden, der einen Massenabsorptionskoeffizienten von 18,46 cm2/gm bei 42,7keV hat. Gadolinium ist eine sehr geeignete Quelle für Kα-Strahlung, um einen erheblichen Kontrast von jedem Barium- und Iod-Abbildungswirkstoff in der Abbildung, die aufgenommen werden soll, bereitzustellen. Durch erhöhen der Dicke des Gadoliniumziels kann eine zusätzliche Eigenfilterung des Ausgabespektrums erreicht werden mit einer kleinen Abnahme des nützlichen Flusses bei 42,7 keV.
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5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der aktuellen Erfindung. Aus Tabelle 1 geht Samarium als eines von zwei Kß-Filtermaterialien für Gadolinium hervor. Eine Dicke von 50 µm Samarium wird verwendet, um die Ausgabe des oben beschriebenen 20 µm dicken Gadoliniumziel einer Röntgenstahlröhre vom Transmissionstyp zu filtern. Der Samariumfilter wird mathematisch an die Gadoliniumausgabe bei 90kVp angewendet und in 5 dargestellt. Gegenstand 22 zeigt das Spektrum des Gadoliniumziels bei 90kVp ohne Filterung. Gegenstand 23 zeigt wie der Kß-Filter aus 50 µm von Samarium die Zählereignisse in jedem Energieband vermindert. Das Kα-Band von Gadolinium wurde nur um etwa 10% reduziert, wohingegen Energie in den 45 bis 50keV-Energiebändern (Kß von Gadolinium ist 48,69) um beinahe 40% reduziert wurden. Es gibt eine 58%-ige Abnahme in den Photonenzählereignissen unter 35keV Photonenenergie, eine erhebliche Abnahme der Patientendosis und eine 30%-ige Abnahme in der Ausgabeenergie von 45keV bis 90keV, was die Menge des Kontrastabbaus reduziert, der energiereichen Photonen zugeschrieben und nicht nützlich zur Erzeugung der Abbildung ist. Obwohl hier eine Gadoliniumzieldicke von 20µm als Beispiel verwendet wurde, könnte alternativ eine Zieldicke von so dünn wie 5µm und so dick wie 200µm verwendet werden. Die Dicke des Filters könnte auf 10µm vermindert werden mit resultierender verminderter Filterung und stärkerer Kα-Ausgabe oder sie könnte so dick wie 3 Millimeter sein falls das Gadoliniumziel 100µm dick oder dicker ist und die Beschleunigungsspannung der Röhre ist so hoch wie 150kVp.
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6 ist eine graphische Darstellung des Ausgabespektrums einer Transmissionsröhre mit einem 75µm dicken Zielmaterial aus Tantal, die bei einem Röhrenstrom von 50µA bzw. 50 microamps mit einem 9mm Aluminiumäquivalentfilter, der typischerweise bei medizinischen Abbildungen verwendet wird, betrieben wird. Gegenstand 24 stellt eine ungefilterte Ausgabe dar. Gegenstand 25 stellt die Ausgabe dar wenn sie durch einen Tief-Z-Filter mit dem 9mm Aluminiumäquivalentfilter gefiltert wird. In dem energiearmen Photonenband von 0 bis 40keV gibt es eine Abnahme von 60,5% der Röntgenstrahlenzählereignisse, was ungewollte energiearme Röntgenstrahlen erheblich reduziert Strahlung zu veranlassen den Patienten zu schaden. Zur selben Zeit jedoch werden die nützlichen Röntgenstrahlen zwischen 40 bis 70keV um 60% reduziert. Röntgenstrahlen über 70keV, ausgewählt, um die Röntgenstrahlen darzustellen, die den Abbildungskontrast beeinträchtigen, werden um 26,7% reduziert. Jedoch verglichen mit der Abnahme von 60% der nützlichen Röntgenstrahlen gibt es proportional mehr Mengen von energiereichen Röntgenstrahlen. Die Zunahme ist von 12,2% für die ungefilterte Ausgabe zu 19,3% für die gefilterte. Daher, während der Tief-Z-Filter die Dosis zu dem Patienten effektiv vermindert, reduziert er auch einen hohen Prozentsatz der nützlichen Röntgenstrahlen. Der Effekt der energiereichen Photonen um 70keV wird durch die Verwendung des Filters verschlimmert.
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Es sein angemerkt, dass eine Röntgenstahlröhre vom Transmissionstyp mit einem 75µm dicken Transmissionsziel bereits erhebliche Reduktion der geringen Energie durch Eigenfilterung der Röntgenstrahlen hat, die durch das dicke Ziel gehen müssen bevor sie das Stirnfenster bzw. Endfenster verlassen.
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Obwohl der Vergleich von Röntgenstrahlphotonenenergien für Energien <40keV gemacht wurde, gibt es Anwendungen, bei denen Röntgenstrahlen zwischen 30 bis 40keV sehr wichtig sind, um eine Qualitätsabbildung zu erhalten. Ebenso wurden Röntgenstrahlen mit 40 bis 70keV nützlicher Röntgenstrahlenenergien willkürlich ausgewählt, um das Konzept der aktuellen Erfindung zu demonstrieren. Jede Abbildungsanwendung für sowohl medizinisches als auch zerstörungsfreies Testen wird ihre eigene Definition von nützlicher und unnützer Röntgenstrahlstrahlung haben. Dann wird die Filtertechnik der aktuellen Erfindung verwendet werden, um die nützlichen Röntgenstrahlen innerhalb der Grenzen der erlaubten Röhrenströme zu optimieren, während ungewollte Röntgenstrahlphotonen reduziert werden, die nicht zur Röntgenstrahlabbildungsqualität beitragen.
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7 zeigt das Eigenfilterungsmerkmal einer Transmissionsröhre mit einer dicken Zielfolie. Gegenstand 26 stellt das Spektrum einer Transmissionsröhre mit einer Zieldicke von 50µm dar. Gegenstand 27 stellt das Spektrum einer Transmissionsröhre mit einer Zieldicke von 100µm dar. Beide Röhren werden bei 100kVp Röhrenspannung und einem Röhrenstrom von 50µA Röhrenstrom betrieben. Tabelle 2 unten fasst die Anzahl von Photonenzählereignissen für jede Röhre in den Energiebändern von <40keV, 40 bis 70keV und von 70 bis 100 keV zusammen. Tabelle 2
| Zieldicke | Zählereignisse <40 keV | Zählereignisse 40-70 keV | Zählereignisse 70-100 keV |
| 50 µm Ta | 64.865 | 117.106 | 14.888 |
| 100 µm Ta | 21.482 (-72%) | 76.707 (-34.5%) | 7.623 (-48.8%) |
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Wohingegen die Reduktion nützlicher Röntgenstrahlen in dem Energieband zwischen 40 und 70 keV etwa 34,5% beträgt, wird die Röntgenstrahlung unter 40keV, von der angenommen wird, dass sie der Patientendosis hinzugefügt wird, um 72% reduziert. Zusätzlich ist die Reduktion der Röntgenstrahlung in dem Energieband von 70 bis 100keV, erheblich mehr als der Verlust an nützlicher Röntgenstrahlung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung ist ein zusätzlicher Filter zu der bereits existierenden Eigenfilterung des 100µm dicken Ziels hinzugefügt. Das Filtermaterial kann ausgewählt aus Tabelle 1 eines von Lutetium, Thulium oder Ytterbium sein.
8 stellt die Anzahl der Zählergebnisse von Photonen in jedem Energieband für ein Spektrum einer Transmissionsröntgenstrahlröhre, die mit 100kVp Röhrenspannung und einem Röhrenstrom vom 50µA betrieben wird, mit einem 100µm dicken Tantalziel dar. Gegenstand 28 stellt die Daten dar, die aufgenommen werden, wenn kein zusätzlicher Filter verwendet wird und Gegenstand 29 ist eine graphische Darstellung der berechneten Filterausgabe, die mit einem 80µm dicken Ytterbiumfilter erhalten wird. Tabelle 3 unten fasst die Unterschiede in den zwei Spektren zusammen. Tabelle 3
| Zieldicke | Zählereignisse <40 keV | Zählereignisse 40-70 keV | Zählereignisse 70-100 keV |
| 100 Ta ohne Filter | 21255 | 75851 | 7540 |
| 100 Ta 80mm Yb Filter | 6655 (-68.7%) | 53618 (-29.4%) | 5084 (-33%) |
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Es gibt eine zusätzliche 68,7% Reduktion in der Menge von ungewollten Röntgenstrahlen unter 40keV, was sich zu einer Reduktion von schädlicher Dosis für den Patienten übersetzt. Diese Reduktion kommt auf Kosten von reduzierten Zählerereignissen in den nützlichen Röntgenstrahlen zwischen 40 und 70keV von 29,4% aber die prozentuale Reduktion der nützlichen Röntgenstrahlen ist erheblich kleiner als die prozentuale Reduktion der Dosis unter 40keV. In den Energien höher als 70keV gibt es einen Nettoverlust an Gesamtzählerereignissen als ein Resultat des Ytterbiumfilters verglichen mit dem Verlust an nützlichen Röntgenstrahlen. Nicht gezeigt in 8 ist der Zusatz zu den nützlichen Röntgenstrahlen, der beigetragen wird wenn die absorbierten Energien über 61,332keV (k-Kante von Ytterbium) in Kα-Röntgenstrahlen von Ytterbium mit einem Kα von 52,4keV umgewandelt werden, wenn die Ytterbiumatome fluoreszieren. Der 80µm dicke Ytterbiumfilter wird mit einem 100µm dicken Tantalziel bei 100kVp verwendet, nur als eine Möglichkeit, um das Filterprinzip zu erklären, das unterschiedliche Filtermaterialien, unterschiedliche Röntgenstrahlröhrenspannungen, unterschiedliche Filterdicken, unterschiedliche Transmissionszieldicken und unterschiedliche Transmissionszielmaterialien verwenden könnte, um einen Filterplan zu entwickeln, der der Verwendung von Tief-Z-Filtermaterialien wie Kupfer und Aluminium zu Filterung für Röntgenstrahlabbildungen erheblich überlegenen ist.
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Wenn unbelebte Objekte mit Röntgenstrahlen der aktuellen Erfindung abgebildet werden, wird mehr Betonung darauf gelegt weniger Röntgenstrahlenergie über den Röntgenstrahlen bereitzustellen, die benötigt werden, um eine Abbildung hoher Qualität zu produzieren. Diese höheren Energien reduzieren gegenwärtig nur den Abbildungskontrast.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung ist die Ausgabe einer Reflektionsröhre mit einem Wolframzielmaterial und gefiltert mit herkömmlichen Tief-Z-Filtermaterialien aus Kupfer und Aluminium. Die Verwendung von Hoch-Z-Flitern bzw. high-Z-Filtern mit einer Atomzahl geringer als aber nahe an der des Zielmaterials wird beschreiben und stellt erheblich effizienteres Filtern bereit, resultierend in einer geringen Dosis mit minimalem Verlust nützlicher Strahlung.
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9 ist eine Darstellung der Verteilung der Röntgenstrahlflussausgabe einer herkömmlichen Reflektionsröhre. Gegenstand 31 stellt das Spektrum einer Reflektionsröhre mit einem Wolframziel dar, die bei 120kVp Röhrenspannung und einem Röhrenstrom von 3mA betrieben wird. Die Ausgabe wurde durch einen herkömmlichen „Tief-Z“-Filter eines Äquivalent 9mm von Aluminium gefiltert. Gegenstand 30 zeigt die berechneten Resultate des weiteren Filterns der Ausgabe mit einem Filter der aktuellen Erfindung. Aus Tabelle 1 schließen Filtermaterialien für Wolfram Hafnium, Lutetium, Ytterbium und Thulium ein. Ytterbium wurde mit einer Filterdicke von 80µm gewählt. Ein Zielmaterial aus Tabelle 1 mit einem Z höher als Ytterbium zu wählen, würde die Ausgabe zu einer höheren Energieausgabe verschieben, wie von einem Fachmann verstanden wird.
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Tabelle 4 unten zeigt klar, dass es eine zusätzliche Reduktion von Photonen mit Energien kleiner als 40kVp von 74,8% gibt, was die Menge der Röntgenstrahlendosis, die von einem Patienten erfahren wird, erheblich reduziert, mit einer Reduktion der nützlichen Röntgenstrahlen von nur 38%. Obwohl diese Daten eine Kombination aus Tief-Z-Filterung und Filtertechnologie der aktuellen Erfindung verwendet, kann die Tief-Z-Filterung durch einen Filter der aktuellen Erfindung mit erblicher Effizienzverbesserung ersetzt werden. Der Filter wird seine eigenen k-Linienfluoreszenzemissionen emittieren, die in
9 nicht eingeschlossen sind, was nur die absolute Ausgabemenge an Photonen in dem nützlichen Bereich zwischen 40 und 70keV erhöhen wird und die Menge an Röhrenstrom, um dieselbe Qualitätsabbildung zu erhalten, reduzieren wird. Tabelle 4
| Zieldicke | Zählereignisse <40 keV | Zählereignisse 40-70 keV | Zählereignisse 70-100 keV |
| Wolfram Reflektionsröhre bei 120 kVp and 9mm Al-Filter | 56481 | 161589 | 67369 |
| Röhre über w/80mm Yb Filter | 14266 (-74.8%) | 100249 (-38%) | 50442 (-25%) |
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Kß-Filter, der den Zielmaterialien von Röntgenstrahlröhren vom Transmissionstyp oder Röntgenstrahlröhren vom Reflektionstyp angepasst ist, als eine Röntgenstrahlenquelle für medizinische Abbildungen von einschließlich, aber nicht begrenzt auf Abbildungen der Brüste, der Brustkörbe, der Gelenke und Extremitäten, der Schädel, der Abdomen bzw. der Unterleibe, der gastrointestinale Serien bzw. GI-Serien bzw. Magen-Darm-Passagen von Patienten und Abbildungen, die verwendet werden, um eine Hochenergiestrahlentherapie zu der genauen Stelle oder den Stellen innerhalb des Körpers des Patienten zu leiten, an denen eine solche Therapie angewendet werden soll, verwendet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung ein Kß-Filter, der den Zielmaterialien von Röntgenstrahlröhren vom Transmissionstyp oder Röntgenstrahlröhren vom Reflektionstyp angepasst ist, als eine quasimonochromatische Röntgenstrahlenquelle für zerstörungsfreie Abbildungen von Materialien und biologischen Proben einschließlich, aber nicht begrenzt auf Leiterplatten, Ball Grid Array-Schaltungen, eigenständige elektronische Komponenten, Vorrichtungen von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), LEDs, Lithiumbatterien bzw. Lithiumakkus, kleine Tiere, organische und geologische Proben, Halbleiterchip-Packaging und viele andere unbelebte Objekte, die in verschiedenen Industrien verwendet werden. Die Anwendungen sind zahlreich und schließen die Verwendung als die Röntgenstrahlenquelle für Röntgenstrahlmikroskope ein.
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10 stellt eine Ausführungsform der aktuellen Erfindung dar. Eine Transmissionsröntgenstrahlröhre mit einem dicken Molybdänziel von 50µm wurde mit einer Röhrenspannung von 60kVp gemessen. Ohne zusätzliche Filterung enthält das Spektrum der Molybdänröntgenstrählröhre, Gegenstand 32, 13.409 Kα-Photonen und die Anzahl der Kß-Photonen war 4.076. Wenn ein zusätzlicher 50µm dicker Niobfilter ausgewählt aus Tabelle 1 als ein Kß-Filter hinzugefügt wird, gibt es ein berechnetes Ableben bzw. eine berechnete Abnahme in der Kα-Strahlung auf 5.862 wohingegen die Kβ-Strahlung auf 98 Zählereignissen abgenommen hat. Die dicke Molybdäntransmissionsröhre und einen 50µm dicken Niob-Kß-Filter verwendend, wurde die Kα-Strahlung reduziert, Gegenstand 31, um einen Faktor 2,2 während die Kβ-Strahlung um einen Faktor 41,6 reduziert wurde.
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Für das gesamte Energieband von 20 bis 25keV hatte Gegenstand 32 nur 37 Photonenzählereignisse. Dies stellt einen sehr hohen Level von monochromatischer von Kα-Strahlung von einer Molybdänröhre dar. Obwohl Molybdän und Niob verwendet wurden, um ein Beispiel bereitzustellen, kann auch irgendeines der anderen Zielmaterialien und Kß-Filtermaterialien aus Tabelle 1 verwendet werden.
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11 ist eine graphische Darstellung des Ausgabeflusses einer Transmissionsröntgenstrahlröhre der aktuellen Erfindung mit einem 50µm dicken Tantalziel und drei unterschiedlichen k-Beta-Filtern der aktuellen Erfindung, aus Thulium hergestellt und auf die Ausgabe angewendet. Die Spannung, die auf die Röhre angewendet wird, ist 90kVp und der Röhrenstrom ist 50µA. Die Spektren werden gemessen nachdem die Filter angewendet wurden. Die drei Filter waren 25µm, Gegenstand 33, 50µm, Gegenstand 34 und 75µm, Gegenstand 35, dick. Die Tabelle 5 unten beschreibt die Menge an nützlicher k-Alpha-gefilterter verglichen mit der Abnahme von ungewolltem k-Beta-Fluss und auch mit der Menge an energiearmen Photonen umfassend hauptsächlich Dosis ohne Nutzen zur Abbildung von 15 keV bis 40keV. Tabelle 5
| Thuliumfilterdicke | k-alpha 54,7-58,2 keV | k-beta 63,6-66,9 keV | energiearm 15-40 keV |
| 25 µm | 8067 Zählereignisse | 5134 Zählereignisse | 12,587 Zählereignisse |
| 50 µm | 7198 Zählereignisse | 4054 Zählereignisse | 9,670 Zählereignisse |
| 75 µm | 6285 Zählereignisse | 3090 Zählereignisse | 7,145 Zählereignisse |
| | -22.1% | -39.8% | -43.3% |
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Es wird demonstriert, dass während der Thuliumfilter in der Dicke von 25µm bis 75µm zunimmt, es eine Abnahme nützlicher k-Alpha-Emissionen um nur 22% gibt, verglichen mit einer Abnahme ungewollter k-Beta von etwa 40% und eine Abnahme ungewollter energiearmer von 15keV bis 40keV von etwa 43%. Die gewünschte Abnahme energiearmer Photonen und Hoch-k-Beta-Photonen wird mit einem einzelnen Filter der aktuellen Erfindung erreicht und stellt eine erhebliche Verbesserung in der Dosis bereit, die der Patient sehen würde. Die hier verwendete Dicke ist nur zu Veranschaulichungszwecken. Es ist klar, dass Filter irgendeiner Dicke verwendet werden könnten mit schwankender Effektivität. Jede Abnahme der nützlichen Röntgenstrahlen könnte durch Erhöhen des Röhrenstroms aufgewogen werden. Es gibt eine Grenze für die Menge an Röhrenstromerhöhung, die erlaubt werden kann, abhängig von der Gesamtenergie, die an dem Brennpunkt auf dem Ziel der Transmissionsröntgenstrahlröhre einwirkt.
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Es wird für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich oder das Wesen der Erfindung zu verlassen. Hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungen ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung überdeckt, falls sie in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
